Тиристорный коммутационный аппарат пост. Тока (ТирКа)

В наст. вр-мя наиб. примен-е находят однооперационные VS-ы – это п/п приборы, кот. упр-ся лишь при вкл-ии, поэтому при использовании их в цепях const тока необходимо обеспечить их принудительное выкл-е.

Практ. примен-е – конденсаторные коммутирующие узлы (КУ). В них С выполняет роль ист-ка комм-го U. Рассмотрим базовую схему ТирКа – I и вр-е диаграммы на акт. нагр-ку (рис6.15а)

При замыкании кнопки «пуск», в момент вр-и t=0 подается упр-й имп-с iу1на силовой VS1. VS1 вкл-ся и по нагрузке Rк начинает протекать ток, величина которого

одновременно через VS1 начинает протекать ток зарядный Cк

, ток ivs1 имеет всплеск обусловленный зарядом Cк. Cк заряжается с полярностью на данном рис. Для выкл-я VS предусмотрен коммут. контур, который выполнен на базе Cк, вспомогательного VS2 и резистора R1.

Для выкл. нагр-и, кнопку «СТ». Подается iy2 на упр-й электрод VS2. VS2 вкл-ся и он соед-т коммут-й конд-р Cк || силовому VS1. В результате на VS1 подается обратное U конд-а  Uпит.

Cк подает Uобр на силовой VS1, начин-ся разряд Cк.

Т.к. в разрядном контуре отсутствует L разрядный ток будет нарастать скачком, т.е. практически мгновенно ivs1 до 0 он выкл-ся. Cк продолжает разряжаться по Cк VS2 ист-к питания Rн и левая об-ка C. р=CкRн – пост. времени разряда, она будет определять скорость разряда конд-ра. В процессе выкл-я VS1 к нему приложено Uобр, которое =Uс(Ск), т.е. к VS приложено Uобр в течение времени tобр это время должно быть достаточным для того, чтобы VS1 перешел из сост-я пров-и в сост-е пров-и, в противном случае VS вкл-ся вновь после момента времени tз, когда к VS будет прикладываться Uпрямое, поэтому для надежного выкл-я VS1 вып-ся усл-я: tобр>tвыкл tвыкл – время выкл-я VS1. tобр опр-ся путем решения диф. ур-я контура разряда, отсюда tобр=CкRнIn2=0,69CкRн. Min емкость коммут-го C необ-я для надежного выкл. силового VS. , Кн=1,5…2, коэф-т, который учитывает изм-е tвыкл при несовпадении темп-ры стр-ры VS , коммут-го тока, Uобр, скор-и приложения Uпр с классифик-ми значениями.

• При Rн-Lн L будет препятствовать резким изменениям тока iнможно сделать допущения: iн в течении интервала коммутации t2-t4 остается неизменным. При данном допущении Cк будет перезарежаться неизм-м током нагр-и iн с пост-й скоростью. При этом U на С буде изменяться по линейному закону(-- 6.15б).

Отсюда следует, что tобрпри RнLн min Ск.доп

Процесс выключения ТирКА заканчивается выключением VS2. Для этого необходимы усл-я: т.е. R1 должно быть повышенным.

Повышенное зн-е сопр-я R1 время заряда Cк при вкл-ии ТРК(0-t1) з=R1Cк

В рез-те ограничивается допустимая частота коммут-ии, которая определяется суммой интервалов 0-t1 и t2-t4 в течение которых протекают переходные процессы при вкл и выкл ТРК. Следовательно к емкости Cк и к сопротивлению резистора предъявляются противоречивые требования, для надежного выкл-я ТРК значения этих величин должно быть повышенным, а для быстродействия пониженным. (оптимальное соот-е R1и Cк)

Недостатки сх-ы ТРК следующие:

1. брасок тока iн при выключении, которые достигают знач-й это объясняется послед-м включением конд-а с ист-м питания при вкл. VS2. Этот бросокбудет особенно знач-м при аварийном откл-ии, когда Rн=0

2. зависи-ть tобр=f(Rн). В рез-те ТРК имеет imax.доп=iн.max (соотв-й Rнmin) превышение которого приводит к срыву коммутации.

3. Необходимость в значительном сопр-ии R1, что снижает предельную частоту коммутации ТРК.

Указанные недостатки можно устранитьусложнение схемы. Однако, если ТРК предназначен для коммут-ии только Iном при небольшой f коммут-ии, то все недостатки становятся не существенными.

В сл. возникновения аварийного режима, когда iн превысит зн-е тока Iу.встав. ТРК откл-т цепь автоматически, т.е. без подачи постор-его сигнала.

При iуст-е U на Rш (измер-м) Uш=Uш.ср при кот-м вкл-ся вспомогательный VS2 и откл-ет основной VS , который откл-т цепь. Uш.ср=Uу.вкл+Uvd1+Uстаб. Uу.вкл – миним-е допустимое зн-е U на упр-м электроде VS2 необх-го для его вкл-я.

Iу.вст регул-ся Rш и пдбором стабилитрона по параметру Uстаб. Быстродействие позволяет прервать Iкз за долго до момента достижения им max зн-я.

рис. Обладают ярковыр-ой i-ограни-щей способностью, предотвр. разруш-ее возд-е Iкз

Область примения:

на базе рассмат-го ТРК могут быть созданы

1.Контактор постоянного тока. 2.Автомат защиты и коммутации силовой цепи. 3.Силовой симметричный триггер, который подключает 1 нагрузку при наличии или

или другую нагрузку при наличии . 4. Регулятор напряжения –I.предназначенный для регулирования и стабилизации U, тока, мощности нагрузки. предназначен для обеспечения режима непрерывного тока нагрузки(двигателя) и для снижения перенапряжений при запирании ТирКА, когда ток в реакторе резко снижается.

СУ-система управления VS,

,

где –период и частота переключения ТирКА. –относительное время замкнутого состояния ТирКА. –скважность импульсов.

Полученное выражение справедливо при пренебр. Падения напряж. на силовом тиристоре и реакторе.

Область применения тиристорного импульсного РН.

Однооперационные VS самые мощные полупров. приборы в наст. время VS выпускаются на I до 4500 А и U до 10 кВ. Но эти VS полууправляемые п/п приборы, что существенно усложняет тиристорный импульсный РН. Поэтому тиристорные РН находят широкое прим-е лишь для регулирования и стабилизации частоты вращения мощных ДПТ с НВ или другой мощной нагрузки. Изменяя выходное напряжение на якоре двигателя можно регулировать в широких пределах част. вр. двигателя. При этом жесткость мех. характеристики будет оставаться const и = жесткости естественной характеристики, что объясняется постоянством магн. потока. Это является существенным достоинством регулирования ч/вр. Однако выс. жесткость мех. характеристики будет иметь место при непрерывном дв-ля.

Условия непрерывного режима работы.

Заключается в выполнении нер-ва:

(*) Для выполнения данного условия:

1.Последовательно с нагрузкой включают реактор LC с индуктивностью , Если индуктивность нагрузки недостаточна для выполнения условия (*)

В ТРН с U от 0,5…4,5 кВ и токами нагрузки до 1800А исп-ся транзисторы типа БТИЗ.

2. СУ выпускается на базе формирователя импульсов управления ФИУ, кот. доведены до интегрального выполнения. 3.Применяются LC фильтры

Расчет параметров фильтра проводится из условия обоснования заданного коэффициента пульсаций выходного напряжения.

, где –отклонение выходного напряжения от среднего значения. –частота повторения. зависит от , т.е. в процессе регулирования U, зависимость имеет вид . при ;

учитывая соотношение (1) и данную зависимость можно рассчитать LC по условию заданного в техническом задании .